测控电路复习课教材

电气与信息工程学院本科生课程
（1）测量对象不同，传感器输出的信号形式及 信号大小不同，故选取的放大电路形式和 指数不同。 （2）某些场合考虑增益能程控来实现不同大小 测量信号，拓展量程。 （3）克服传感器的非线性，而在放大环节实时 校正，从而使输出－输入呈线性。
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（4）传感器与放大电路实时电气隔离，主要是 对人身及设备的安全因素考虑（生物电信 号、核电信号、高电压等强噪声背景）
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（2）同相串连结构
V0 (1 Rf R )Vd (1 Rf R )(Vi 2 Vi1 )
R f R4 R1
R R2 R3
共模输出为0，
共模抑制比为

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V0 (1 通式为：
R4 R R )Vi 2 (1 2 ) 4 Vi1 R3 R1 R3
Rf R4 R4 1 2R4 1 V0 0 Vic (1 1)Vid (2 2 )Vid (1 )Vid (1 )(Vi 2 Vi1 ) 2 R3 2 R3 R3 R
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测控电路
授课单位：湖南大学电气与信息工程学院 授 课 人：朱志杰
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复 习 课
1 对测控电路的基本要求(可概括为：精、快、 灵及可靠、经济) 2 为了实现高精度，测控电路应具有的性能如 下： (1) 低噪声和高抗干扰能力 措施：a.选用低噪声器件；
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高输入阻抗放大电路 （a）输入阻抗的定义 Ui i 0 ,则 Z Z
i
自举式高输入阻抗放大电路 思想方法：利用反馈将输出级的电压反馈 至输入级的某一个电阻，该电阻上端接输入 端，下端接反馈端。由于反馈的作用使该电
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阻下端电位较高，来减少向输入回路索取电 流。 掌握的电路：图2-7 a）、b）、c） 对于图c）能正确推导公式过程，输入电阻 RR R 表达式： R R ；输入电阻为 的条 R2 R1 ；为了不出现自激振荡，千万不 件： 能 R2 R1 。
1 2 i 2 1
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注意：图a，b均为同相端输入形式；图c 两个运放均为反相端输入形式；c 自举组合 电路是必须掌握的内容。 高共模抑制比放大电路 （1）反相串连结构，本质是加法器，但外 围电阻有特殊要求。
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R2 R6 R6 V0 Vi1 Vi 2 R1 R4 R5
(4) 有合适的输入，输出阻抗 测量电路输入阻抗太低会影响各级传感 器的状态，从而影响传感器的精度，甚至使 传感器自身的输入－输出关系发生变化。若 测量电路输入阻抗太高，电路又呈现高噪声 特征，电路自身受干扰。
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3 信号放大电路 知识点掌握： （测量放大电路为重点：含稳零放大电路、 高输入阻抗放大电路、高共模抑制比放大电 路、电桥放大电路、可编程增益放大电路、 隔离放大电路）
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具体掌握以下电路： 稳零放大电路 （a）斩波稳零电路原理框图，设计思想 （上半周期阻断信号输入，对失调电压采样、 保持；下半周期将上半周期采样保持的失调 电压与其相减，抵消在信号传输过程中的失 调电压） P15 图2-2 波形变成波形的原理
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由 Vid
Vi 2 V， i1
Vi 2 Vi1 Vic 2 ，将
Vi 2 Vi， 1
分别用 Vid 与 Vic 代人上式得出：
R2 R4 2R4 R2 R4 1 V0 (1 )Vic (1 )Vid R1 R3 2 R3 R1 R3
R2 R4 1 R1 R3
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（b）自动调零放大电路，原理框图，设计思 想及其实现（含方波发生器），输出表达 式的推导。 （要求比P17图2-3及式2-3更进一步） （c）斩波稳零集成运算放大器(ICL7650) 设计芯片的思想：既能实现高的增益，又 能实现低的失调电压与高共模抑制比。
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正确理解整个集成运放器的共模抑制比比 的共模抑制比提高倍，课本推导表达式有误， 应该从共模抑制比的基本定义出发推导。 该电路（器件）优点：可作差动放大器； 共模抑制比高，可用于有较大共模干扰的场 合； 高增益，失调电压影响小。
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b.合理屏蔽与隔离，阻断干扰进入； c.尽量缩短传感器与第一级间的连线长
度
d.采用调制方法，避开干扰频段； e.对于呈现共模干扰的信号，采用高共 模抑制的电路。 (2) 低漂移，高稳定性
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漂移特点：主要是温漂；零点温漂；放大 增益温漂； 措施：a.降低失调电压，失调电流的影响。 失调电压，失调电流的值随温度变化而变 化，可采用两种措施，一种是采用将失调电 压(电流)降低到尽可能小的程度，如第二章内 容；另一种是跟踪温度参数进行补偿，使其 补偿值抵消实时的温漂。
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Adv CMMR ACV
，当 Vi1 Vi 2 时的输出值 V0 ，
V0 Acv Vi 即为共模输出， 此时，
欲使电路为无穷大的共模抑制比，只需
Acv 0 ，即可，则有：
R2 R6 R6 V0 Vi ( ) R1 R4 R5
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设计高稳定性的电路，具体来讲考虑电路 的增益时应有对温度敏感的环节参与增益 的调节。 (3) 线性与保真度好 此条在不采用微计算机技术制作硬件时较 重要，因为线性度好容易标定，非线性标 定麻烦，但要求非线性关系不变的前提 下，结合微机技术用软件可方便标定。
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一般 R2 R4 ，R1 R5 。 这种电路的共模抑制比仅与外围电阻对称 程度有关，但电路的输人阻抗低。 由此例可提醒大家：高共模抑制比的电路不 一定就是输入阻抗高的电路，二者的概念是 有区别的，不能混为一谈。
R2 R6 R6 即： R1 R4 R5
R2 R 4 ， R1 R5

即可满足要求，